红外热像在线测温系统的设计与实现

2．3 系统的功能描述

2．3．1 上位机(监控中心计算机数据服务器)

上位机系统在用户计算机上实现和运行并将相关数据存入数据库。主要完成对各个监测点数据的收集，并将下位机的相关配置信息、设置状态信息和环境数据存储到数据库中，方便用户进行数据处理和分析。上位机系统主要功能如下：

(1)显示：数据的显示包含多项内容，包括：温度传感器采集数据和红外热像监控器热像图的显示、历史值的显示、按照时间显示数据等。

(2)存储内容：实时数据、历史数据、运行记录、当前状态

(3)历史数据整理：该系统可以对历史数据文件进行整理，删除选定的历史数据文件，删除某段时间以前的历史数据。

(4)打印报表：可以打印两种报表，选择日期，再选择报表类型，即可打印。

2．3．2 下位机(前端图像采集与传输终端)

下位机系统通过专用的传感和变送装置，对输电线路环境温度、输电线路温度分布的红外热图像等信息进行监测，并转化为可以被计算机处理的电信号(电压、电流、频率等)，再由CPU对电信号进行二次化处理转化为符合一定标准的数据，并存储在存储芯片中，以供保存和分析使用。下位机中的数据无线通信模块起桥梁作用，连接监控中心端(上位机系统)与前端采集终端，并实现它们之间的通信。它负责将数据根据上位机系统请求或主动上报方式通过GPRS通信方式上传给上位机，并将上位机发送的控制命令传输给前端采集终端。

2．4 系统的工作流程

该系统是为满足现场监控而设计，下面对系统的工作过程加以叙述。该系统具有定时观察、即时观察以及现场报警触发等功能，具体工作过程如下：

(1)启动阶段：前端安装并启动以后，GPRS模块自动通过预先设定的服务器地址与中心端进行连接。连接到中心端以后，中心端会向前端发送请求读取终端的命令，前端接收到命令以后发送本终端的应答命令到中心端，中心端记录并监视该前端与中心端的连接。此时，如果客户端也发送网络连接请求到中心端，并发送被监控前端的请求命令，中心器就会将前端和客户端的网络连接对应上，此后前端和客户端就可以采用透明方式进行数据传输，中心器不参与控制，只是提供数据通道。

(2)定时工作阶段：该系统具有定时工作功能，由前端定时抓拍现场热像图，在中心端实现。即监控中心端定时向前端发送采集热像图的命令，前端收到命令以后会采集当前现场的热像图，通过中心端传输给客户端。定时时间设置由监控中心端软件的设置功能实现。

(3)实现即时观察：如果当用户无定时监控的要求，或者用户设置的定时时间较长，但在定时间隔中间有观察现场的要求的时候，用户可以启动即时功能。在监控中心端软件上有按钮，点击此按钮时，中心端会向前端发送采集图像的命令，前端收到命令后会采集当前现场的热像图，传送给中心端。

(4)实现报警触发观察：在前端，微控制器的输入接口与热像仪相连，热像仪满足报警设置要求时，前端会采集当前现场热像图，传送到中心端。在传送的信息中会带有当前报警情况，当监控中心端收到此报警信息后，会发出警提示，直到用户关闭此次报警。

2．5 系统总体硬件结构

整个系统硬件结构主要分为前端和中心端。前端图像采集与传输系统是基础前提，其结构和性能直接决定了整个系统性能的好坏。前端硬件主要由五部分组成：主控制模块、图像采集模块、图像压缩模块、GPRS无线传输模块以及红外报警模块。中心端即监控中心计算机数据服务器与前端硬件系统起着承上启下的作用。其结构框图如3所示。



2．6 系统总体软件结构

软件系统包括前端图像采集与传输终端软件及监控中心端软件。两者在设计时采用如图4所示的软件层次结构。



如图4所示，总体软件分成了三个层次：上层应用软件、中间支持部分、底层系统软件。各个不同部分实现不同的功能。

特别指出：监控中心软件系统是该系统的重要组成模块，它可以分析输电线路中各种电气设备的发热规律及其表面的温度分布和升温状况，结合各种修正理论模型进一步分析各种电气设备存在的热缺陷和故障状态，及时给出诊断信息。所有客户端可以随时对数据进行各种查询、浏览、打印、存档，还可直观地通过观测红外热图像对输电线路的温度状态及发展趋势进行监测，实时地进行预警信息显示与提示。最关键的是：它可以根据相关算法公式来分析所测的温度参数数据，利用趋势分析技术可以模拟地分析出输电线路环境温度及温度分布发展趋势，综合反映输电线路的安全状况。通过监测特定地区输电线路环境温度、输电线路温度分布的红外热图像等信息来估算该地区线路高温事故发生的临界条件，监测输电线路红外热图像数据来掌握线路事故的实时信息，并且系统可以同时与历史数据对比，指导检修或发出预警信号。